多细胞空间结构赋予类器官复杂生理功能2026-10-20 09:04:59
基质微环境是类器官进行三维生长的物理基础，基底膜提取物是目前应用最广的基质胶，其提供了细胞外基质蛋白的复杂网络，不仅承担物理支撑功能，还能借助整合素信号通路直接影响细胞的极性、存活与分化过程。各类生长因子和小分子成分负责精准模拟目标器官干细胞龛的关键信号通路，按功能可分成三类：第一类用于维持干性和增殖，如表皮生长因子、Wnt信号通路激动剂R-spondin，为肠、肝等类器官生长的基础物质；第二类用于抑制分化并推动类器官区域化，如骨形态发生蛋白信号通路抑制剂，可维持肠道隐窝类器官的干性；第三类用于诱导定向分化，在不同的时间节点添加或去除特定因子，如视黄酸、成纤维细胞生长因子、骨形态发生蛋白等，iPSC生成的类器官逐步完成谱系化，还原体内器官的发育过程。类器官不是均一的细胞团，是由多种细胞类型按照特定空间排布自组织生成的三维结构。研究表明，肠道类器官不仅存在可持续自我更新的Lgr5+干细胞，还存在其分化出的全部主要肠上皮细胞谱系，包括吸收性肠上皮细胞、分泌黏液的杯状细胞、分泌激素的肠内分泌细胞以及具有免疫哨兵功能的潘氏细胞。LANCASTER等研究发现，大脑类器官可以发育出与胚胎大脑皮层形态相似的区域，包括放射状胶质细胞、祖细胞及分化的神经元和胶质细胞，并呈现出分层迹象。
这种细胞异质性与空间有序性是类器官功能复杂性的基础，支撑类器官复现来源器官的核心生理功能。HUCH等研究表明，肝类器官表达并分泌白蛋白、储存糖原，拥有药物代谢Ⅰ相、Ⅱ相反应酶的活性，细胞色素P450超家族就是其中一类，可应用于药物肝毒性评估。PARIGORIS等构建了几何倒置的近端小管类器官，在培养基中加入荧光标记的白蛋白，观察到类器官呈现出点状的荧光模式，表明肾类器官具备白蛋白重吸收能力。
出自《类器官模型在病毒研究中的应用》作者樊娅轩，王玢，李薇。
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